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Quaderno
TECNICHE “ESTENSIVE” PER IL TRATTAMENTO DI
ACQUE REFLUE: LA FITODEPURAZIONE.
ACCENNI DI TEORIA E APPLICAZIONE
IN ITALIA E ALL’ESTERO
a cura di
Ing. G. Cigarini
commissione
Sistemi idraulici
complessi
visto da:
Ing. F. Napolitano
Si ringrazia per la
collaborazione il collega
Ing. Riccardo Bresciani
Introduzione
La “fitodepurazione” costituisce una valida alternativa “naturale” ai sistemi convenzionali di trattamento delle acque reflue civili ed industriali. Fino a pochi decenni fa i sistemi di fitodepurazione
erano considerati fattibili per sole piccole Comunità o case isolate a ridotta o comunque sia limitata efficacia. Oggi questi sistemi hanno acquisito una robusta base scientifica e possono sostituire completamente un trattamento convenzionale per comunità fino a 30,000 abitanti ovvero per
trattare reflui caratterizzati da un alto carico organico quali ad esempio quelli prodotti dalle industrie agroalimentari; senza trascurare le molteplici applicazioni dei sistemi naturali come trattamento terziario di affinamento, per il miglioramento della qualità delle acque di sfioratori fognari
di rete mista o di reti meteoriche, fino alla disidratazione e stabilizzazione dei fanghi di depurazione.
I meccanismi di depurazione
La fitodepurazione si basa su processi di tipo biologico in cui le piante (cosiddette macrofite), a
dimora in corpi idrici artificiali a lungo tempo di ritenzione idraulica o in terreni saturi d’acqua (zoORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA
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roma
•
Meccanismi biologici:
– lo sviluppo di batteri in colture fisse o libere dà luogo a meccanismi biologici quali
la degradazione della materia organica, la
nitrificazione nelle zone aerobiche e la denitrificazione nelle zone anaerobiche;
– lo sviluppo di alghe fisse o sospese nell’acqua (fitoplancton) comporta, tramite
fotosintesi, la produzione dell’ossigeno
necessario ai batteri aerobici e contribuisce a fissare una parte delle sostanze nutritive (effetto “lagunaggio”).
I due meccanismi principali di depurazione sono, quindi, la filtrazione superficiale per cui i solidi sospesi vengono trattenuti sulla superficie
della massa filtrante e così anche una parte delle sostanze organiche inquinanti (COD) e l’ossidazione per cui il materiale granulare costituisce
un reattore biologico, un supporto di superficie
specifica estesa sul quale si stabiliscono e si
sviluppano i batteri aerobici responsabili dell’ossidazione dell’inquinamento dissolto (COD dissolta, azoto organico e ammoniacale).
Le configurazioni più note
ne umide artificiali ovvero “constructed wetlands”), contribuiscono alla depurazione di acque reflue. La depurazione è il risultato dell’azione concomitante delle piante, dei batteri che
si sviluppano sui loro apparati radicali e rizomatosi e dei batteri che trovano un ambiente
ad essi idoneo nell’ecosistema formato dalle
piante (Bonomo & Pastorelli, 1996). I sistemi di
trattamento che sfruttano zone umide artificiali
riproducono, quindi, i processi di depurazione
degli ecosistemi naturali (Wetzel, 1993).
I meccanismi di depurazione che si attuano
nelle zone umide artificiali, sono i seguenti:
• Meccanismi fisici:
– filtrazione attraverso strati porosi e apparati radicali (cfr. meccanismi a colture fisse);
– sedimentazione dei solidi sospesi e dei
colloidi nelle lagune o nei terreni paludosi
(cfr. meccanismi a colture libere).
• Meccanismi chimici:
– precipitazione di composti insolubili o coprecipitazione con composti insolubili (N,
P);
– assorbimento all’interno del substrato, in
base alle caratteristiche del supporto
scelto o tramite le piante (N, P, metalli);
– decomposizione tramite fenomeni di radiazione U.V. (virus), di ossidazione e di
riduzione (metalli).
Con riferimento alle modalità di deflusso all’interno del terreno filtrante, le tecnologie estensive possono suddividersi in diverse categorie:
• Sistemi a flusso superficiale (FWS):
caratterizzati dall’alternanza di zone a pelo
libero con diversa profondità in cui si ricreano habitat altamente biodiversificati. Dal
punto di vista visivo sono i sistemi che più
assomigliano, una volta a regime, ad un’area umida naturale (wetland).
Schema di sistema a flusso superficiale FWS
(Bresciani e Masi, 2013)
•
Sistemi a flusso sommerso;
– orizzontale (HF):
L’acqua scorre in senso orizzontale attraverso un medium costantemente saturo.
Come trattamento secondario a se stante,
dipendentemente dagli obiettivi da conseguire, la superficie utile necessaria varia nel
range di 3÷4 m2/a.e. I costi di realizzazione
di questi sistemi variano tra 100 e 150 €
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA
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roma
Schema di sistema a flusso sommerso orizzontale HF
(Masi e Bresciani, 2013)
•
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/m2 a seconda del design, dell estensione,
della regione, della presenza di materiale
filtrante adatto nelle vicinanze; circa il
30÷40% del costo è adducibile agli inerti. I
costi di manutenzione sono di 10÷15 €
/a.e. compreso lo smaltimento dei fanghi
dei sistemi primari.
– verticale (VF):
L’acqua scorre in senso verticale in modo
intermittente attraverso un medium non saturo o parzialmente saturo. Come trattamento secondario a se stante, la superficie
richiesta è di 2÷4 m2/a.e. (Hoffmann et al.
2010). I costi di costruzione variano tra i
110 e i 170 € /m2 in funzione delle variabili
già citate. I costi di manutenzione sono di
11÷16 € /a.e. compreso lo smaltimento dei
fanghi dei sistemi primari.
Schema di sistema a flusso sommerso verticale VF
(Masi e Bresciani, 2013)
•
Sistemi ibridi e multistadio:
L’applicazione in serie delle due tecniche a
flusso sommerso orizzontale (HF) e verticale (VF) si definisce multistadio ed è indicato
per il trattamento di grosse quantità di refluo e per l’abbattimento delle sostanze
azotate, a fronte di superfici totali richieste
nettamente minori rispetto a sistemi monostadio. Le aree necessarie possono ridursi
anche a 2 m2/a.e. (Langergraber et al,
2010).
I sistemi ibridi che prevedono l’inserimento
di una fase con tecnologia convenzionale
(biodischi o fanghi attivi) presentano le
maggiori capacità di rimozione complessive su un ampio spettro di inquinanti e possono essere utilizzati per raggiungere i più
stringenti limiti depurativi per lo scarico sul
suolo o per consentire il riutilizzo delle acque reflue depurate.
Sistemi alla francese (FRB)
Sono sistemi ibridi composti da un doppio
stadio a flusso sommerso verticale, in cui il
primo stadio è conformato in maniera tale
da poter ricevere, in modo alternato e discontinuo, direttamente il liquame non sottoposto a una fase di sedimentazione primaria. Le superfici utili sono dell’ordine di
2.0÷2.5 m2/a.e. I costi al m2 sono leggermente maggiori rispetto ai sistemi a flusso
verticale, per via della maggiore complessità del sistema di alimentazione e della necessità di prevedere un maggior numero di
vasche per permettere l’alternanza di alimentazione.
Schema classico del primo stadio
dei sistemi alla francese (Bresciani, 2013)
•
Sistemi aerati (AEW)
L’introduzione di sistemi di aerazione nelle
vasche di fitodepurazione costituisce un
approccio introdotto circa 15 anni fa negli
USA da Scott D. Wallace, uno dei massimi
esperti internazionali di fitodepurazione, e
nel corso degli anni ha registrato diversi
successi sia nell’aumento delle performance per quanto riguarda la degradazione dei
composti organici e dell’azoto ammoniacale, sia nell’applicazione a diversi tipi di reflui
industriali. Tali sistemi permettono di aumentare la quantità di ossigeno presente
nel sistema rispetto a sistemi a flusso sommerso passivi e quindi di ridurre le aree ne-
Schema di sistema aerato AEW
(ARM group Ltd., 2011)
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roma
cessarie al trattamento fino a 0.5÷1.0
m2/a.e. per quanto riguarda reflui civili. I costi al m2 di tali sistemi oscillano tra i 150 e i
250 € /m2 a seconda dei noti parametri.
Le applicazioni in Italia
La diffusione della fitodepurazione in Italia è
stata aiutata dal D.Lgs. 152/99 che, recependo
la Direttiva europea 91/271, ha individuato la fitodepurazione come una delle tecniche da utilizzare come trattamento appropriato e per il
post-trattamento di impianti tecnologici di grandi dimensioni.
Seppur a livello internazionale tali sistemi hanno un solido riconoscimento scientifico già dagli anni ‘80, in Italia risale solamente al 2005 la
pubblicazione delle prime linee guida sulla fitodepurazione (Apat-Arpat, recentemente ripubblicate in una versione aggiornata da
ISPRA).
Attualmente gli impianti presenti sul territorio
Italiano sono diverse migliaia, essendosi questa tecnica enormemente diffusa soprattutto
per case sparse e piccoli agglomerati. I sistemi
a flusso libero sono stati prevalentemente impiegati come trattamento terziario o post-trattamento per impianti biologici esistenti (fanghi attivi, biodischi, etc.), o come stadio finale in sistemi di fitodepurazione ibridi (quindi insieme
alle tipologie a flusso sommerso) (Masi, 2002,
2003).
Sono presenti in Italia anche alcune importanti
esperienze prevalentemente per la rimozione
di nutrienti nella Regione Veneto, come trattamento a “tecnologia leggera” dell’inquinamento
diffuso di origine agricola (Boz et al, 2004, Masi, 2006).
Attualmente il sistema di trattamento secondario più grande d’Italia continua ad essere quello di Dicomano (Fi), al servizio di una popolazione di 3,500 a.e. Esso è un sistema ibrido per
complessivi 6,080 m2 utili, occupante un’area
di circa 1.5 ha, costituito da una sezione di trattamenti preliminari e primari (grigliatura automatica, Vasca Imhoff) seguita da un sistema di
fitodepurazione HF+VF+HF+FWS. Grazie alla
concezione multistadio, il sistema consente di
rispettare i limiti di Tabella 1 e 3 del D.L.152/06
operando una efficace nitro-denitro grazie ai sistemi VF seguiti da sistemi HF e FWS in serie;
anche la capacità di disinfezione è buona, per
cui l’impianto non è dotato di un sistema di disinfezione di tipo chimico-fisico finale (come
permesso d’altronde dal D.L. 152/06 nel caso
di ricorso a sistemi di fitodepurazione). I rendimenti ottenuti sono stati nei primi 13 anni di
funzionamento pari a oltre l’80% per quanto riguarda il carico organico ed i solidi sospesi e
del 75% per la nitrificazione; la denitrificazione
è tale da mantenere l’azoto totale costantemente al di sotto di 10÷20 mg/l (Masi et al, 2013).
Nell’Aprile 2014 è stato completato l’up-grading del sistema attraverso l’introduzione di un
disco biologico, in modo da far fronte agli aumentati carichi in ingresso nel corso degli anni
e consentire un processo di nitrificazione e denitrificazione ancora più efficace nei sistemi naturali di valle.
Impianto di fitodepurazione di Dicomano
(Masi et al, 2013)
Tra le numerose applicazioni, si può citare la
recente realizzazione dell’impianto di depurazione naturale al servizio di Castelluccio di Norcia nel Parco dei Monti Sibillini ad una quota di
circa 1500 m s.l.m., capace di trattare fino a
1,000 a.e. tramite un sistema con schema alla
francese (FRB+VF) di circa 2,000 m2, seguito
Impianto di fitodepurazione di Castelluccio di Norcia
(a fine lavori e dopo un anno di funzionamento)
e rese depurative su gentile concessione della Regione Umbria
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da dei laghetti a flusso libero con funzione di
sperimentazione e osservazione naturalistica
dello sviluppo di essenze acquatiche di alta
quota.
Numerosi inoltre sono gli esempi di post-trattamento di reflui provenienti da impianti civili (ad
esempio il Depuratore Consortile di Jesi, di potenzialità 60,000a.e., da diversi anni dotato di
un post-trattamento a flusso sommerso e libero
di circa 6 ha) ed industriali (uno su tutti la immensa zona umida di Fusina realizzata per il
disinquinamento delle acque in uscita dal depuratore industriale di Porto Marghera, oltre
150 ha a flusso libero in riva alla laguna di Venezia).
Il sistema di post-trattamento di Jesi fu sviluppato agli inizi degli anni 2000 congiuntamente
all’upgrading del depuratore a fanghi attivi, in
cui è stata ridotta la capacità utile ai processi
di denitrificazione e la disinfezione è presente
solo a scopo di emergenza; il ruolo di affinamento, tamponamento di eventuali malfunzionamenti o picchi di carico, denitrificazione, disinfezione è svolto dal sistema naturale, costituito da circa 1 ha di sistemi a flusso sommerso
orizzontale e da 5 ha di sistemi a flusso libero,
armonicamente inseriti in riva del Fiume Esino
e contribuendo a riqualificare un’area vessata
in passato da cave estrattive ora non più permesse. Il post-trattamento consente il riutilizzo
delle acque reflue per uso industriale, garantendo una capacità di rimozione dei nitrati variabile dal 25% al 98%; tale capacità viene raggiunta dopo un periodo di avvio piuttosto lungo
e pari a circa 18 mesi, necessari per lo sviluppo della zona umida (Masi, 2008).
utilizzati prevalentemente per il trattamento secondario di acque reflue domestiche e civili.
Per il trattamento terziario (o post-trattamento)
di depuratori esistenti si annoverano, invece,
numerose esperienze con sistemi a flusso superficiale FWS, che si configurano spesso come una buona scelta quando si devono affinare ingenti quantità di acque con ridotto grado
di inquinamento.
In Germania si stima ci siano più di 100,000 sistemi di fitodepurazione, molti dei quali per case sparse e piccole comunità; in Austria se ne
contano più di 1,600 (Mitterer-Reichmann,
2012).
I sistemi “alla francese” hanno avuto una grande
diffusione in Francia negli ultimi 15 anni, tanto
che ad oggi si ritiene ci siano più di 2,500 impianti in funzione con tale conformazione per
piccole e medie comunità (dai 200 ai 2,000 a.e.).
In America settentrionale i primi esempi di zone
umide artificiali risalgono al 1973 (Kadlec,
Impianto di Orhei: filtri primo stadio
(Start up phase, G. Cigarini-JV SWS P&P IRIDRA
HYDEA, 2013)
Esempi di applicazioni all’estero
Come già accennato, la diffusione della fitodepurazione nel mondo è stata maggiore rispetto
a quanto avvenuto in Italia, sia in alcuni paesi
da sempre riconosciuti all’avanguardia nel
campo delle tecnologie ambientali (come Germania, Gran Bretagna, Stati Uniti, Australia,
Francia, Austria, Danimarca, Belgio), sia in diversi paesi in via di sviluppo grazie anche alla
promozione di tali sistemi da parte delle maggiori agenzie legate alla cooperazione internazionale.
Attualmente, in Europa, sono operativi decine
di migliaia di impianti di fitodepurazione, di cui
la maggior parte è localizzata in Germania, dove si è scelto, già da molti anni, di utilizzare a
scala nazionale tecniche a flusso sommerso (a
flusso orizzontale ed in gran parte a flusso verticale) per il trattamento delle piccole e medie
utenze.
Tra gli impianti europei, i più diffusi (più del
75%) sono proprio i sistemi a flusso sommerso,
Impianto di Orhei a Dicembre 2013
(Start up phase, G. Cigarini-JV SWS P&P IRIDRA
HYDEA, 2014)
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roma
2009). Negli ultimi 20 anni sono stati realizzati
numerosi sistemi a flusso libero di notevoli dimensioni: il primato va alla Florida con 2 sistemi a flusso libero (FWS) da circa 500 ha ciascuno per il post-trattamento di reflui civili nelle
Everglades e diverse zone umide (per una superficie totale di 16,000 ha) per il trattamento
delle acque di pioggia.
In Australia i sistemi di fitodepurazione sono
largamente utilizzati anche per il trattamento
delle acque di pioggia, mentre in Nuova Zelanda si è registrata una notevole diffusione sia
come trattamento secondario che come trattamento terziario di reflui civili e non mancano
applicazioni per l’industria agro-alimentare.
Nel continente Africano si trovano numerosi
esempi di applicazione delle tecniche di fitodepurazione sia nei Paesi che si affacciano sul
Mediterraneo (Egitto, Tunisia, Marocco) che in
quelli dell’Africa centrale e meridionale dove
sono presenti numerosi impianti che trattano
sia reflui civili, industriali che le acque di drenaggio delle miniere.
In Asia è molto recente lo sviluppo delle tecniche di depurazione naturale (S. Kantawanichkul, 2010). Ad oggi si contano più di 350
esempi nell’Asia del Sud per utenze oscillanti
tra 1.5 a 615 m3/g di produzione di acque reflue, di cui circa 30 in India.
Il più grande sistema di trattamento secondario
del mondo esclusivamente con fitodepurazione
è stato realizzato ed avviato a fine 2013 per la
città di Orhei, in Moldavia, per circa 25,000 a.e,
sulla base della progettazione e della Direzione
Lavori di una JV italo Austriaca: SWS Consulting Engineering Srl (Roma)-Posh & Partners
GmbH (Innsbruck)- Iridra Srl e Hydea SpA (Firenze).
Vista dei letti filtranti, 1° e 2° stadio
(Start up phase, G. Cigarini-JV SWS P&P IRIDRA
HYDEA, 2014)
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I carichi idraulici ed inquinanti di progetto sono
così sintetizzabili:
Anno
Portata reflui civili
(m3/d)
2015
2020
2025
2030
Carichi idraulici
Inquinante
BOD5
COD
Ntot
Ptot
SS
Carichi inquinanti
Portata reflui industriali
(m3/d)
Totale
(m3/d)
791
1.040
1.198
1.214
3.428
4.625
5.330
6.070
Industriale
(mg/l)
Totale, mix
(mg/l)
550
1.192
20
1
1.050
330
715
51
4
550
2.637
3.586
4.132
4.856
Civile
(mg/l)
270
585
60
5
400
L’impianto di Orhei, Moldova
Il nuovo impianto di Orhei avviato a fine 2013
copre una superficie complessiva di 5 ha, è
sviluppato su due stadi con schema alla francese (FRB+VF) e non prevede quindi lo smaltimento dei fanghi presso altri depuratori. Il costo dell’impianto è stato di circa 3,5 milioni €
finanziati in buona parte dalla Comunità Europea, mentre il costo di gestione atteso è in circa 75,000 € /anno.
Lo schema depurativo adottato è il seguente:
• grigliatura automatica e dissabbiatura;
• equalizzazione delle portate in ingresso
equipaggiata con mixers e aeratori tipo
flowjets;
• sistema di fitodepurazione costituita da due
stadi in serie, VF alla francese e tradizionale;
• disinfezione di emergenza tramite ipoclorito
di sodio.
Il sistema naturale “alla francese” funge da trattamento secondario dei reflui ed è sintetizzato
nella seguente tabella:
Estensione dell’impianto
Area utile primo stadio
N.ro settori per linea (4 linee)
Area utile per ogni settore
Lunghezza x Larghezza
Altezza media del filtro
Area utile secondo stadio
N.ro settori per linea (4 linee)
Area utile per ogni settore
Lunghezza x Larghezza
Altezza media del filtro
Essenze vegetali
Caratteristiche del sistema alla Francese
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA
5,0 Ha
1,8 Ha
3
1500 m2
14x112 m
1,00 m
1,7 Ha
2
2125 m2
18x118 m
0,9 m
Phragmites Australis
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La scelta del sistema alla francese viene dettata fondamentalmente dal problema di smaltimento dei fanghi di un sistema di trattamento
primario per cui il fango raccolto sulla superficie verrà tolto ogni 8-10 anni e riutilizzato in
agricoltura, se le analisi chimiche lo consentiranno.
Inoltre, il sistema naturale è stato previsto considerando il minor costo di investimento richiesto (3,5 milioni € ) e quello necessario alla manutenzione atteso in 100 mila USD ogni anno:
Impianto di Orhei: planimetria generale
(Final Design, G. Cigarini-JV SWS P&P IRIDRA HYDEA, 2010)
0.13 USD/m3, contro i 0.23 USD/m3 del vecchio
impianto dismesso e i 0.7 USD/m3 attesi da un
ipotetico impianto a fanghi attivi.
Il refluo in entrata al nuovo impianto è trattato
da una unità di pretrattamento meccanica costituita da una griglia a nastro a pulizia automatica con spaziatura 5 mm ed un dissabbiatore
longitudinale. Una grigliatura meccanica più
grossolana è già effettuata preliminarmente
nella stazione di pompaggio situata nella città
di Orhei da cui parte la premente lunga 3 km in
entrata al nuovo impianto.
L’equalizzazione è stata concepita come potenziale comparto di pre-aerazione che in futuro, attraverso un sistema di ricircolo, potrebbe
ridurre le concentrazioni di carico organico e ridurre le possibilità che si rendano necessarie
ulteriori aree per il trattamento in vista di maggiori carichi idraulici e/o organici. Tale unità è
costituita da due vasche fuori terra in acciaio
all’interno della quale mixers e aeratori del tipo
“flowjet” sono istallati per mantenere in sospensione i solidi sospesi e garantire che il refluo
mantenga le volute condizioni aerobiche.
E’ stato previsto un programma di realizzazione
di pre-trattamenti locali per le industrie al fine
di far rispettare i limiti fissati dalla comunità Europea per lo scarico in fognatura già dal 2015,
per poi rendere sufficienti gli ulteriori 10 ha già
oggi previsti per coprire le necessità del trattamento secondario dopo il 2020, anno in cui sono attesi circa 7.000 m3/giorno di refluo.
Per quanto riguarda le difficili condizioni climatiche invernali, molte soluzioni adottate derivano da un’indagine sugli impianti di fitodepurazione funzionanti in climi rigidi, che ha evidenziato come i sistemi a flusso sommerso bene si
adattano in presenza di copertura nevosa e di
ghiaccio dei letti filtranti. Si consideri che le
temperature minime raggiunte durante i mesi
invernali possono raggiungere anche i -20° C e
mantenersi a tali livelli per periodi prolungati.
Uno SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) è stato inserito per gestire necessariamente l’alimentazione alternata e discontinua
dei letti “alla francesce”.
L’impianto avviato ad Ottobre 2013 è stato subito monitorato sia per quanto riguarda l’efficienza idraulica che quella depurativa.
L’impianto è al momento soggetto ad una portata idraulica media di circa 1,500 m3/giorno e le
analisi dei primi mesi di attività dimostrano un
ottimo comportamento nonostante le rigide temperature (T minima raggiunta a Febbraio 2014, 27°C) e lo stato attuale delle praghmites australis che risultano ancora in fase di sviluppo. Il loro contributo attuale all’efficienza del trattamento può essere considerato ancora nullo.
I risultati delle analisi indicano una rimozione
del BOD già maggiore dell’85% con concentrazioni medie in uscita di 17 mg/l ed una nitrificazione pari al 24% nei letti RBF e al 38% nei letti
VF nonostante le basse temperature. Infine, la
denitrificazione è efficiente in ambedue gli stadi di trattamento.
Nella seguente tabella vengono riportate l’efficienza di rimozione in % e la concentrazione
dei principali inquinanti e nutrienti misurati tra
Novembre 2013 e Febbraio 2014 (4 mesi di
monitoraggio):
Parametro
Efficienza
totale
Concentrazione
effluente (mg/l)
BOD5
85%
17
COD
73%
61
MS
96%
21
N-NH4
53%
18
N-NO3
–
2
Ntot
48%
20
Ptot
56%
1
Efficienza di impianti
(medie su 4 mesi di monitoraggio)
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA
Limiti EU
(mg/l)
25
125
35
–
–
–
–
roma
Per quanto riguarda la qualità batteriologica
dell’effluente, non sono presenti ancora dati registrati.
I consumi elettrici medi registrati, che rispecchiano quelli attesi, è pari a circa 0.5 KWh/m3.
Pregi e limiti dei sistemi estensivi
Uno dei maggiori pregi dei sistemi estensivi
consiste nella possibilità di rimuovere con un
unico trattamento la maggior parte degli inquinanti contenuti in un refluo di origine civile e/o
industriale, anche se molto diversi tra loro, grazie all’effetto concomitante dei diversi processi
intrinseci alla propria configurazione: la separazione della fase solida da quella liquida (il sistema agisce meccanicamente come filtro e la
rizosfera assorbe parte degli inquinanti), la trasformazione degli inquinanti tramite processi
biologici (il sistema agisce chimicamente favorendo le reazioni di degradazione) e, anche se
in misura meno consistente, l’assorbimento degli inquinanti da parte delle piante.
Nei sistemi di fitodepurazione si innescano gli
stessi processi naturali di degradazione e di
assorbimento dei nutrienti che comunemente
avvengono nei classici sistemi di ossidazione o
meglio ancora nei sistemi cosiddetti a “biomassa adesa”; è quindi possibile, combinando differenti tipologie di vasche a seconda della loro
maggiore efficienza in uno specifico processo,
avere buone rese in termini di nitrificazione e
denitrificazione.
Un altro vantaggio è la ridotta quantità di fanghi in eccesso, da dover poi rimuovere, poiché
vi è un equilibrio tra la crescita della biomassa
e la sua decomposizione all’interno del sistema
di fitodepurazione; per cui gli unici fanghi da rimuovere sono quelli a carico della sedimentazione primaria, ove richiesta.
I sistemi di fitodepurazione non richiedono prodotti chimici e non consumano energia, ad
esclusione di quella necessaria per eventuali
pompaggi; i processi ossidativi avvengono naturalmente, senza la necessità di un sistema di
insufflazione di aria, grazie alle piante che tra-
sferiscono ossigeno agli strati saturi del medium di supporto (come nel caso dei sistemi a
flusso sommerso orizzontale e a flusso libero) o
sfruttando l’aria naturalmente presente all’interno del materiale filtrante non saturo (come nei
sistemi a flusso sommerso verticale). Questa
peculiarità, assieme ai minori fanghi prodotti e
la minore manutenzione specializzata richiesta,
costituisce la ragione principale dei bassi costi
di gestione, che possono arrivare anche al
20% rispetto ad un sistema a fanghi attivi.
L’applicazione delle tecniche estensive, tuttavia, è fortemente limitata soprattutto se si considerano:
• le grandi superfici richieste (3.5÷5 m2/A.E.
vs. 0.1÷0.3 m2/A.E. richiesti da sistemi intensivi);
• il potenziale impatto ambientale dato dai liquami non trattati esposti all’atmosfera su
ampie superfici liquide nel caso di utilizzo di
sistemi a superficie libera; tale problema
non esiste invece in sistemi a flusso sub-superficiale che infatti rappresentano la scelta
prevalente in trattamento di tipo secondario;
• le difficoltà in sistemi di fitodepurazione
semplici e non complessi nel conseguire
equivalenti rimozioni dei nutrienti in confronto alle tecnologie intensive.
Per queste ultime ragioni, la possibilità di impiego di un sistema estensivo come alternativa
agli impianti di depurazione convenzionali è rimasta sempre limitata al caso di piccole comunità sia in Europa che negli USA.
Laddove però la disponibilità di ampie superfici a costi contenuti tali da rendere positive le
analisi costi-benefici, ovvero per le quali i livelli
di depurazione richiesti e i vincoli territoriali siano meno stringenti, allora il sistema estensivo
diviene un’alternativa di indubbio interesse. I
paesi in via di sviluppo sono al momento quelli
che hanno l’opportunità di inserire come alternativa nei loro studi di fattibilità un trattamento
estensivo anche per elevate potenzialità in termini di A.E. e di carico organico, non solo di
provenienza civile ma anche industriale. ■
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA
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roma
Bibliografia
– BRESCIANI, Riccardo; MASI, Fabio. Manuale di fitodepurazione: come trattare e recuperare le acque di
scarico con sistemi di depurazione naturale. Terra Nuova Edizioni, 2013.
24
– MASI, Fabio; CAFFAZ,S.; GHRABI, A. Multi-stage constructed wetlands systems for municipal wastewater treatment, Water Science & Technology, V. 67, 7 (2013), pp. 1590ñ1598, 2013.
– MEZZANOTTE, Valeria; CANOBBIO, Sergio. Fitodepurazione e Wetland, Atti del Convegno L’acqua e le
smart cities - Stadium 2012, Politecnico di Milano, 21-23 marzo 2012.
– MITTERER-REICHMANN, G. Treatment wetlands in Austria: Practical experience in planning, construction
and maintenance. http://www.ecosan.at/ssp, 2012.
– CIGARINI, G. Project Manager; BRESCIANI R. Designer. WWTP Orhei and Outfall final design documentation. Environmental Ministry EBRD/Ecological Fund. Posh&Partners-SWS-IRIDRA-HYDEA JV, 2010.
– HOFFMANN, Heike et al. Technology review of constructed wetlands: Subsurface flow constructed wetlands for greywater and domestic wastewater treatment. Deutsche Gesellschaft f¸r Internationale Zusammenarbeit (GIZ): Sustainable sanitation - ecosan program, 2011 [http://www.susana.org/docs_ccbk/susana_download/2-930-giz2011-en-technology-review-constructed-wetlands.pdf].
– KANTAWANICHKUL, S. The design and performance of constructed wetlands for wastewater treatment
in tropical regions, in Proceedings of 11th International conference on “Wetland systems for water pollution control”. Oct.4-8. Venice, Italy, 2010.
– CAMUCCIO, Paola et al. Sistemi naturali di depurazione delle acque: la fitodepurazione, Provincia di Roma, Assessorato alle politiche del territorio e tutela ambientale, Dipartimento IV Servizi di tutela ambientale,
Servizio
2
Tutela
delle
acque,
suolo
e
risorse
idriche,
2010.
[http://www.provincia.roma.it/sites/default/files/20121123Sistemi%20Naturali%20depurazione.pdf].
– VYMAZAL, J. Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. A review, Proceedings of Taal: The 12th
World
Lake
Conference,
ed.
by
M
Sengupta
and
R.
Dalwani,
pp.
965-980
[http://moef.nic.in/sites/default/files/nlcp/H-%20Constructed%20Wetlands/H-1.pdf], 2007.
– KADLEC, Robert H.; WALLACE, Scott D. Treatment Wetlands, 2nd ed. CRC Press, c2009.
– MASI, Fabio. Indagine preliminare sui rendimenti degli impianti italiani di fitodepurazione per fonti di inquinamento puntuali, in Atti del Convegno “la fitodepurazione: applicazioni e prospettive”, organizzato da
ARPAT, Volterra, 90-108, 2003.
– KORKUSUZ, Elif A. Manual of Practice on Constructed Wetlands.
– BAZZA, Mohamed, Wastewater Recycling and Reuse in the Near East Region: Experience and Issues, in:
Proceeding of IWA-Regional Symposium on Water Recycling in Mediterranean Region. Iraklion, Greece,
2002 [ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/007/AE528E/AE528e00.pdf].
– MASI, Fabio. A survey of Constructed Wetlands in Italy as Low-cost Wastewater Technologies, in Proceedings of 5th International Conference Small Wastewater Technologies and Management for the Mediterranean Area, CENTA (Centro de las nuevas tecnologias del aguas), Sevilla, 2002.
– MASI Fabio, et al. Constructed wetlands for wastewater treatment in Italy: State-of-the-art and obtained
results, Conference Proceedings of the IWA 7th International Conference on Wetland Systems for Water
Pollution
Control,
Orlando,
2000,
pp.
979-985.
[http://www.iridra.com/pubblicazioni/masi_waterpollution_oral.pdf].
– VERHOEVEN Jos T.A., MEULEMAN Arthur .F.M. Wetlands for wastewater treatment: Opportunities and limitations. Ecological Engineering, v. 12, Issues 1ñ2 (Jan. 1999), pp. 5ñ12.
– BONOMO, L., PASTORELLI, G. Processi di fitodepurazione: richiami teorici e rassegna delle principali
applicazioni, in: Recenti tendenze nella depurazione delle acque reflue: innovazioni tecnologiche e di
processo: 44. Corso di aggiornamento in Ingegneria sanitaria-ambientale: Milano, 26 febbraio - 1 marzo
1996, cap. XVII.
– EPA. Design Manual: Constructed Wetlands and Aquatic Plant Systems for Municipal Wastewater Treatment, EPA/625/1-88/022, 1988.SEIDEL K. Pflanzungen zwischen Gewassern und land. Mitteilungen MaxPlanck Gesselschaft, pp. 17-20 1953.
Arch. Z.Hadid - Museo Maxxi (Roma) Copyright © Moreno Maggi ÿ
ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI ROMA

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